PENDAHULUAN CARA 07 Paper sumantri 2 ABEC 2016

Analisa Spektrum Getaran Pada Pompa Sentrifugal Menggunakan Fluke 810 Vibration Tester Berbasis Neural Network Sumantri K. Risandriya 1 , Suhendra 2 Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Batam, Batam Jalan Ahmad Yani, Batam Center, Batam 29461, Indonesia sumantripolibatam.ac.id 1 suhendrasembiring03gmail.com 2 Abstrak Agar dapat menentukan jenis penyebab getaran vibration yang mucul pada pompa sentrifugal, maka pendeteksi spektrum getaran yang dibuat harus memiliki sistem sebaik mungkin. Fluke 810 Vibration Tester akan menghasilkan spektrum berupa citra image dan kemudian diproses menggunakan pengolahan citra untuk menentukan penyebab vibrasi yang mucul. Untuk mengambil keputusan penyebab getaran yang terjadi digunakan kecerdasan buatan yaitu neural network backpropagation yaitu dengan mendeteksi warna biru pada area yang telah ditentukan. Kondisi pompa yang diukur adalah dengan kondisi ketidaksumbuan misalignment, kondisi pondasi yang longgar dan masalah pada coupling. Pada penelitan ini penggunaan neural network dengan menggunakan 1 hidden layer pada toleransi eror 0,0001 dengan jumlah node 14 dan nilai learning rate 0,9 dapat menghasilkan sistem yang cerdas dengan tingkat keberhasilan 100 untuk masing-masing pengujian penyebab getaran. Untuk tingkat keberhasilan terendah masing-masing penyebab getaran adalah sebesar 83,3 untuk pendeteksian kondisi misalignment dan masalah pada dudukan longgar dan 91,7 pada pengujian masalah pada coupling. Kata kunci : Getaran, Spektrum, Neural Network Abstract In order to determine the type of cause of vibration that appears on the centrifugal pump, the vibration spectrum detection must to have the best possible system. Fluke 810 Vibration Tester will produce a spectrum in the form of the image and then processed using image processing to determine the cause vibrations that appear. To take decisions of cause vibrations the system use artificial intelligence that is back-propagation neural network by detecting the color blue in a predetermined area. In this research the condition of the pump measured are misalignment condition, a loose foundation conditions and problems in the coupling. On this research, the system can produce an intelligent system with 100 success rate for each test on vibration with using one hidden layer, 14 nodes and error tolerances 0.0001 and the lowest success rate is 83.3 for case misalignment and 91.7 for the case coupling problem. Keyword : Vibration, Spectrum, Neural Network

I. PENDAHULUAN

Dalam proses pengolahan produksi di industri pengolahan kimia, biasanya menggunakan pompa sentrifugal untuk memompa bahan dari step satu ke step lainya. Teknisi maintenence bertugas untuk memastikan pompa bekerja dengan baik. Agar dapat memastikan pompa bekerja dalam keadaan baik, maka teknisi melakukan pengecekan secara rutin kondisi dari pompa sentrifugal tersebut. Pengecekan dilakukan meliputi pengecekan oli, suhu, tingkat kebisingan, dan getaran vibrasi pompa. Permasalahan umum yang muncul adalah banyaknya pompa sentrifugal yang mengalami gangguan geteran dan teknisi yang melakukan pengecekan diharapkan dapat memastikan penyebab umum dari getaran yang terjadi.

II. DASAR

TEORI A. Analisa Getaran Vibration Getaran vibration adalah gerakan osilasi dari suatu benda dari keadaan diamnya. Getaran yang muncul menghasilkan sinyal getaran yang biasa disebut waveform . Sinyal getaran akan ditransformasikan menggunakan alat Fluke 810 Vibration Tester menjadi sinyal yang berbetuk spektrum getaran dengan metode FFT Fast Fourier Transform. Proses perubahan menjadi spektrum bertujuan untuk memudahkan pembacaan sinyal getaran yang semula berbentuk acak menjadi sinyal sederhana [1]. Gambar 1 menunjukan perbedaan sinyal waveform dengan spektrum yang dirubah dengan metode FFT. Gambar 1. Sinyal Getaran Berbentuk Waveform dan Spectrum dengan FFT Dalam analisa getaran vibration, spektrum yang dihasilkan mewakili penyebab vibrasi yang terjadi pada pompa sentrifugal. Masing-masing penyebab getaran memiliki spektrum vibrasi yang berbeda-beda. Maka dengan menganalisa spektrum yang dihasilkan dapat menentukan penyebab dari getaran yang muncul. Tabel 1 berikut adalah beberapa penyebab getaran vibration pada pompa yang memiliki spektrum getaran yang berbeda-beda. Tabel 1. Typical Spectrum Vibration Sumber : File Training Condition Monitoring and Vibration Fundamental KETERANGAN FASE FREKUENSI AMPLITUDO PENYEBAB GAMBAR SPECTRUM Kondisi sering ditemui Single reference mark 1 x rpm Sebanding dgn ketidak balance, dominan pd radial 2x aksial

1. Unbalance

A f 1x Ditandai timbulnya vibrasi aksial. Gunakan alat laser- alignment. Apabila mesin baru dipasang terjadi vibrasi, maka kemungkinan besar karena misalignment. Single double triple Sering 1 x 2 x rpm. Kadang 3 x rpm Dominan pd aksial, 50 atau lebih dari arah radial

2. Misalignment kopling atau

poros bengkok A f 1x 2x Vibrasi akan timbul apabila bearing sdh parah. Gunakan enveloping shockpulse Tdk tentu, Berubah- rubah Sangat tinggi, beberapa kali Rpm, 1x, 2x, 3x, 4x … 10x… x Tidak stabil, ukur acceleration untuk freq. tinggi 3. Anti friction bearing buruk A f 1x 2x 3x 4x pd rodagigi vibrasi segaris dengan pusat kontak. pd motorgen vibrasi hilang bila mesin dimatikan. pd pompablower kemungkinan unbalance Single 1 x rpm, seolah- olah seperti unbalance Tidak besar, aksial lebih tinggi

4. Sleeve, metal, Jurnal bearing

friction bearing A f 1x Tdk tentu Sangat tinggi Jumlah gigi x rpm Rendah, ukur kecepatan percepatan, gunakan accel.

5. Rodagigi buruk atau

bersuara A f 1x 2x 3x 4x tooth Awal rusak bersuara, semakin lama keras. Vibrasi biasanya dalam toleransi. KETERANGAN FASE FREKUENSI AMPLITUDO PENYEBAB GAMBAR SPECTRUM Sering terjadi pada saat pemasangan Tdk tentu Sangat tinggi Jumlah gigi x rpm Rendah, ukur kecepatan percepatan, gunakan accel.

6. Gear mesh buruk atau

bersuara pada saat startstop A f 1x 2x 3x 4x Sering bersamaan dgn unbalance misalignment 2 referensi agak kacau 2 x rpm Tinggi pada aksial 7. Mechanical looseness Housing bearing aus A f 2x Kurang dari 1 x rpm Tinggi pada vertikal

8. Mechanical Looseness Pondasi

kendor – dudukan lemahkaratan – baut kendor A f 1x Tdk tentu Kencangkan baut Untuk memastikan Sering bersamaan dgn unbalance misalignment 2 referensi agak kacau 2 x rpm Tinggi pada vertikal, horizontal aksial

9. Mechanical looseness

Pondasi melengkung A f 2x 1 atau 2 tergantung frekuensi, tdk tetap 1,2,3 atau 4 x rpm belt Tdk tentuberpulsa 10. Drive belt buruk A f 1x 2x 3x 4x Biasanya terjadi karena belt tdk berada pada tempatnya secara sempurna. Fluke 810 Vibration tester adalah salah satu alat yang dapat mengidetifikasi permasalahan penyebab getaran vibration yang terjadi, dengan cara menampilkan spektrum-spektrum yang diambil pada saat pengukuran. Berikut contoh spktrum yang dihasilkan oleh Fluke 810 Vibration Tester. 1. Misalignment Misalignment adalah kondisi dimana terjadinya ketidak sumbuan antara mesin yang diposisikan pada saat kondisi dicouple. Kondisi misalignment adalah salah satu penyebab getaran vibration pada umumnya. [2] Gambar 2 dan Gambar 3 dibawah ini adalah contoh kondisi misalignment dan jenis spektrum getarannya. Gambar 2. Kondisi Misalignment Antara Motor dan Pompa Orde A m p li tu d e m m s Gambar 3. Spektrum Kondisi Misalignment Pada Fluke 810 Vibration Tester 2. Dudukan Longgar Dudukan longgar soft foot adalah kondisi dimana terjadi kelonggaran pada kaki-kaki mesin. Penyebab diantara adalah karena dudukan mesin tersebut mengalami korosi dan juga karena material yang digunakan tidak tahan terhadap lingkungannya. Gambar 4 dibawah ini adalah kondisi dudukan longgar pada suatu mesin. [3] Gambar 4. Kondisi Dudukan Longgar Soft Foot Untuk spektrum getaranya dapat dilihat pada Gambar 5. berikut Orde A m p li tu d e m m s Gambar 5. Spektrum Kondisi Dudukan Longgar Pada Fluke 810 Vibration Tester 3. Masalah Pada Coupling Masalah pada Coupling terjadi akibat terjadinya keausan karet rubber yang merupakan bagian dari coupling . Biasanya coupling dilengkapi dengan karet rubber untuk mencegah terjadinya sentuhan material baja secara langsung antara coupling motor dan pompa. Pada Gambar 6 berikut merupakan spektrum yang dihasilkan jika kondisi penyebab vibrasi adalah masalah pada coupling-nya. Orde A m p litu d e m m s Gambar 6. Spektrum Kondisi Coupling Problem Pada Fluke 810 Vibration Tester B. Hue, Saturation dan Brightness Derajat hue adalah derajat warna yang diukur mulai dari arah yang sesuai dengan warna merah murni. Derajat hue memiliki range dari 0-360 ° , artinya setiap perubahan nilai hue akan mempengaruhi perubahan warna pada citra. [4] Saturation atau Chroma merujuk kepada tingkat kemurnian warna atau tingkat kejenuhan yang mendeskripsikan kecenderungan sebuah warna dalam menjauhi kelabu. Brighness atau Value menunjukkan seberapa banyak tingkat kecerahan dan kegelapan. Perubahan pada brightness dapat dilakukan dengan mencampurkan sebuah warna dengan warna hitam atau putih. Nilai hue, saturation dan brightness dapat dilihat pada Gambar 7 berikut ini. Gambar 7. Derajat Hue, Saturation and Brightness Dengan menggunakan HSV ini bertujuan untuk menghilangkan objek atau warna-warna yang tidak dibutuhkan dalam pengolahan suatu citra. Berikut contoh citra perubahan nilai hue, saturation dan brightness yang diaplikasikan pada citra spektrum vibrasi. Gambar 8 merupakan perbandingan antara citra RGB dan citra yang telah difilter nilai HSV. a b Gambar 8. a Citra RGB Spektrum Getaran dan b Citra Yang Telah Difilter Dengan HSV

III. CARA

KERJA SISTEM Secara garis besar sistem pendeteksian spektrum getaran pada pompa sentrifugal ini adalah spektrum dalam bentuk citra yang dihasilkan oleh Fluke 810 Vibration Tester ini dijadikan sebagai input. Kemudian citra ini akan diproses melalui pengolahan citra selanjutnya akan diolah menggunakan neural network sebagai pengambil keputusan penyebab masalah getaran yang terjadi. Gambar 9 berikut adalah diagram blok perancangan sistem. Fluke 810 Vibration Tester Komputer USB kabel Pompa Tampilan Kondisi dudukan longgar Tampilan Kondisi Ketidaksumbuan Misaligment Pengolahan Citra deteksi warna Tampilan Kondisi Coupling Problem Gambar 9. Diagram Blok Perancangan Sistem Untuk memudahkan perancangan sistem maka terlebih dahulu dibuat diagram alir. Diagram alir perancangan sistem pendeteksi masalah getaran pada pompa sentrifugal menggunakan neural network dapat dilihat pada Gambar 10 berikut. Start Ambil data vibrasi pompa menggunakan Fluke Pompa dalam Vibrasi ? Diagnosis data vibrasi Unduh data ke PC Croping spektrum Spektrum dalam bentuk citra? A A Pengolahan citra Data deteksi warna biru Pengolahan data warna biru menggunakan Neural Network Data Pelatihan Identifikasi Jenis Penyebab Virasi Misalignment Dudukan Longgar Coupling Problem Finish Ya Tidak Ya Tidak Ya Tidak Ya Tidak Gambar 10. Diagram Alir Sistem Cara kerja alat ini adalah dengan terlebih dahulu mengambil terlebih dahulu spektrum getaran menggunakan Fluke 810 Vibration Tester, selanjutnya data didiagnosa, hasil diagnosa tersebut diunduh kekomputer. Data yang diunduh kekomputer adalah spektrum berupa citra. Citra tersebut dilakukan cropping , dan hasilnya disimpan didalam drive penyimpanan komputer. Citra hasil cropping tersebut selanjutya diolah menggunakan pengolahan citra yang dibuat dengan tujuan mendapatkan warna biru saja. Selanjutnya data warna biru tersebut menjadi masukan neural network , neural network ini dibuat sebagai pengambil keputusan apakah masalah penyebab terjadinya getaran pada pompa tersebut dengan terlebih dahulu diajari dengan data pelatihan. Gambar 11 berikut adalah skema neural network dengan single layer yang digunakan sebagai pengambail keputusan masalah penyebab getaran pada pompa sentrifugal. Crop Area 1 Crop Area 2 Crop Area 3 Crop Area 4 Crop Area 5 Input Hiddden layer Output Dudukan longgar 1 Misalignment 1 Coupling Problem 1 Gambar 11. Skema Neural Network Backpropagation Hasil keseluruhan sistem dikembangkan dengan membuat program aplikasi menggunakan visual studio seperti pada Gambar 12 berikut, Gambar 12. Tampilan Pendeteksi Penyebab Getaran Pada Pompa Sentrifugal Bagian-bagian dari tampilan aplikasi pendeteksi penyebab getaran sebagai berikut: 1. Label A : Citra spektrum vibrasi awal 2. Label B: Tombol kontrol pengujian 3. Label C: Tombol kontrol data pembelajaran 4. Label D: Tampilan hasil analisa penyebab getaran 5. Label E: Citra hasil pengolahan citra. 6. Label F: Trackbar untuk mengatur posisi cropping 7. Label G: Textbox untuk mengatur ukuran citra hasil cropping

IV. HASIL